شبیه سازی و سیمولیشن مایع با سطح آزاد

شبیه سازی و سیمولیشن جریان سطح آزاد(سیمولیشن حرکت سیال در کانال باز)

یکی از روش هایی که در علوم مهندسی و برای پیش بینی شرایط به وجود آمده در محیط مورد استفاده قرار می گیرد، شبیه سازی یا سیمولیشن-Simulation است. شبیه سازی انواع مختلفی دارد و در حوزه هایی مانند مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی پزشکی، ایمنی و ... کاربرد دارد.

هدف اصلی از شبیه سازی، پیش بینی نحوه رفتار سیستم در یک شرایط مشخص است. به کمک نتایج و خروجی های سیمولیشن می توان از وضعیت یک سیستم در شرایط مورد نظر اطلاع پیدا کرد و در صورت مشاهده ضعف یا مشکل، با کمترین هزینه ممکن سیستم یا دستگاه را اصلاح کرد.

به عنوان مثال زمانیکه شرکتی یک محصول جدید تولید می کند، قبل از اینکه محصول را وارد بازار کند، با کمک نرم افزار های مرتبط، شبیه سازی و سیمولیشن های متنوعی را بر روی محصول انجام می دهد و طراحی محصول را بهینه می کند. در غیر این صورت ممکن است محصول پس از ورود به بازار دچار مشکلات و ایرادهای فراوانی شود و به اعتبار شرکت تولید کننده لطمه وارد کند. 

یکی از انواع شبیه سازی، شبیه سازی و سیمولیشن سیالات و انتقال حرارت می باشد که به CFD  یا Computational fluid dynamics نیز مشهور است. در شبیه سازی های سیالاتی رفتار مایع یا گاز در محیط پیش بینی می گردد. از جمله مواردی که در تحلیل سیالات و انتقال حرارت به دست می آید می توان به فشار، دما، سرعت و نحوه حرکت سیال اشاره کرد. شبیه سازی های سطح آزاد مایع نیز زیر مجموعه تحلیل و شبیه سازی سی اف دی است.

Free-surface modeling

تحلیل و مدلسازی نحوه حرکت مایع مانند آب در داخل کانال ها و محفظه هایی که سطح مایع با هوا در ارتباط است به شبیه سازی جریان دو فازی یا سطح آزاد(free-surface simulation) معروف است. پیچیده بودن این نوع سیمولیشن بیشتر به خاطر این است که فرم هندسی سطح آب یا سیال های دیگر بر اثر حرکت، جابجایی و سایر عوامل تغییر می کند. 

سیمولیشن و شبیه سازی نحوه حرکت سیال با سطج آزاد به زمان وابسته است و به این نوع شبیه سازی ها Time transient simulation گفته می شود. در این روش سیمولیشن، زمان شبیه سازی مشخص می شود و بر خلاف شبیه سازی های Steady State، نتیجه سیمولیشن مربوط به شرایط پایدار نیست. به عنوان مثال در شبیه سازی نحوه تخلیه آب از پشت یک مخرن، می توان هندسه سطح آب را در مدت زمان مشخص شبیه سازی کرد. یکی دیگر از موارد سیمولیشن مایعات و سیالات در این حالت، شدت و نحوه ضربه و تکانه مایع بر دیواره های مخزن در تکان های جانبی است. نمونه این نوع شبیه سازی، نیروی وارد از مایع و سیال به داخل بدنه تانکر حمل است.

انواع سیمولیشن سطح مایع

بعضی از نمونه های سیمولیشن جریان مایع با سطح آزاد عبارت اند از :

- شبیه سازی جریان آب داخل کانال

- سیمولیشن نحوه حرکت مایع در داخل مخزن

- شبیه سازی و مدلسازی موج 

- شبیه سازی حرکت ناوچه، قایق و کشتی در داخل آب

- مدلسازی حرکت سیال داخل مخزن 

- شبیه سازی سیل و سیلاب

نمونه شبیه سازی انجام شده حرکت  آب در داخل مسیل توسط شرکت آراکو 

سیمولیشن نحوه حرکت و تاثیر موج بر سکوی دریایی توسط شرکت آراکو

شرکت آراکو با تجربه زیاد در شبیه سازی و سیمولیشن های صنعتی آمادگی دارد انواع شبیه سازی های جریان دو فازی و مایعات را با سطح باز انجام دهد.

 

شبیه سازی جریان در کانال باز

سیمولیشن مایع در مخزن

شبیه سازی و سیمولیشن موج

تحلیل و شبیه سازی تاثیر موج بر سازه های دریایی

شبیه سازی و مدلسازی سیل و مسیل

09124780268

02166129745

02166561974

لینک های مرتبط

تحلیل و سیمولیشن CFD - سیالات، انتقال حرارت

شبیه سازی و آنالیز استاتیک، دینامیک و تحلیل تنش

وبلاگ شبیه سازی CFD و تحلیل آتش و حریق با نرم افزار PyroSim - پایرو سیم و FDS

مشخصات کامپیوتر و لپ تاپ مورد نیاز سالیدورکز

سایت آراکو

شبیه سازی و سیمولیشن CFD،سیالات، انتقال حرارت

سیمولیشن سیالات سالیدورکز

شبیه سازی، سیمولیشن (Simulation) و تحلیل مکانیکی بر خلاف باور بسیاری از افراد که تصور می کنند تنها باعث ایجاد هزینه های اضافی می شود، روشی مدرن برای کاهش هزینه کلی طرح، کم کردن قیمت تمام شده و جلوگیری از سعی و خطاهای زیاد و از بین رفتن سرمایه و اعتبار یک شرکت است.

شبیه سازی ترمودینامیک

شبیه سازی سی اف دی (CFD)

Solidworks cosmos flow works

همانطور که می دانید سیال به معنی مجموعه گاز ها و مایع ها است که شکل ثابت و مستقلی ندارند و به شکل ظرف در می آیند. پیش بینی رفتار مایعات و گازها معمولا سخت تر از مواد جامد است. یکی از دلیل های این مساله، وجود جریان های داخلی در یک حجم یسته مایع یا گاز است. به عنوان مثال اگر شما بخواهید جریان هوای داخل یک درایر یا خشک کن را شبیه سازی کنید، علاوه بر دما و فشار در هر نقطه، باید سرعت حرکت جریان هوا و جهت حرکت هوا را هم مشخص کنید تا بتوانید طرح صنعتی خود را اصلاح کنید. 

اصلاحاتی که پس از مطالعه نتایج سیمولیشن سی اف دی یا Computational Fluid Mechanics بدست می آید معمولا باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و افزایش راندمان دستگاه می شود. در عین حال یا استفاده از تحلیل سیالات و انتقال حرارت می توانیم هزینه های تولید و ساخت محصول و دستگاه را کم کنیم(به خاطر کاهش سعی و خطا در تولید).

نمونه شبیه سازی سرعت، دما و جریان مایع در داخل یک مبدل حرارت(Heat exchanger CFD)

در ادامه با مفهوم مکانیک سیالات و روش اجرای شبیه سازی مایع و گاز بیشتر آشنا می شویم.

مکانیک شاره‌ها یا مکانیک سیالات Fluid mechanics یکی از شاخه ‌های وسیع در مکانیک محیط ‌های پیوسته را تشکیل می‌دهد. مکانیک سیالات هم با اصول مربوط به مکانیک جامدات آغاز می‌شود، ولی آنچه که سرانجام این دو بخش را از هم متمایز می‌سازد، این است که سیالات (گازها و مایعات) بر خلاف جامدات قادر به تحمل تنش برشی نیست. با دانستن این مسئله معادله هایی برای تحلیل و شبیه سازی حرکت سیالات طرح‌ ریزی شده است. این معادلات به احترام ناویه و استوکس دو ریاضی ‌دان بریتانیایی و فرانسوی به نام معادلات ناویه - استوکس نامیده می‌شوند Navier–Stokes equations . تحلیل و شبیه سازی های سی اف دی، سیالات و انتقال حرارت یا CFD - Computational Fluid Dynamics ،در حقیقت حل معادله ناویر استوکس برای حجم های کوچک از مدل اصلی می باشد. در این روش کل معیار شبیه سازی ابتدا به حجم های بسیار کوچکی در عملیات مش بندی تقسیم می شود و پس از اعمال شرایط مرزی، معادلات مذکور برای کلیه المان ها حل می شود.

شبیه سازی های سیالاتی یا سیمولیشن سی اف دی - CFD - از لحاظ روال کلی مشابه تحلیل های استاتیکی و دینامیکی FEM می باشد. در هر دو روش برای حل از المان های بسیار کوچک تری نسبت به مدل اصلی استفاده می شود.

سیمولیشن سی اف دی نحوه حرک هوای داخل در ورودی ایر درایر و تعیین قطر لوله ها برای یکسان شدن دبی 

امروزه با بالا رفتن سرعت پردازش رایانه ها، سیمولیشن و شبیه سازی سیالات یاCFD  جایگاه ویژه ای در بخش طراحی قطعات و دستگاه های جدید و تحلیل خرابی پیدا کرده است. موارد مهمی که در یک تحلیل و شبیه سازی سیالاتی و انتقال حرارت می توان محاسبه کرد عبارت است از :

تهیه نمودار سرعت، دما و فشار سیال (گاز و مایع) در هر نقطه از مدل سه بعدی

تهیه پلات و کانتر سرعت، دما و فشار  سیال (گاز و مایع) در سطوح داخلی و خارجی

ایجاد دیاگرام مسیر جریان سیال(گاز و مایع)

پلات ها و نمودارهای انتقال حرارت در سطوح خارجی و مرزی

محاسبات مربوط به سرعت، دما و فشار در سطوح و احجام مختلف

قابلیت های سالیدورک در تحلیل تنش، شبیه سازی استاتیک و سیمولیشن های جامدات

تحلیل و شبیه سازی سیالات و انتقال حرارت که با نرم افزارهایی مانند : فلوئنت Fluent ، انسیس Ansys و فلو ورکزFlow works  انجام می شود در بخش های مختلفی از صنایع کاربرد دارد که بعضی از این موارد عبارتند از :

تحلیل و شبیه سازی تهویه صنعتی و تهویه مطبوع(HVAC CFD)

سیمولیشن و شبیه سازی عملکرد توربین و کمپرسور

سیمولیشن و شبیه سازی نحوه تهویه تونل

شبیه سازی و سیمولیشن انتقال حرارت در مبدل حرارتی

آنالیز و شبیه سازی حرکت گاز ها در دودکش

آنالیز و شبیه سازی حرکت مایع در داخل پمپ

شبیه سازی انتقال حرارت برد الکترونیکی

شبیه سازی آب یا مایع در داخل مخزن

در این بخش شرکت آراکو با تجربه پروژه های صنعتی و با همکاری مشاورین خارجی و با استفاده از نرم افزارهای ذکر شده آمادگی دارد پروژه های مورد نظر را به صورت داخلی و یا خارجی طبق نظر کارفرما به انجام رساند.

 

دانلود(کتاب، جزوه، مقاله) آموزش تحلیل، سیمولیشن و شبیه سازی CFD و FEM-FEA در سالید ورک

 

انجام پروژه، شبیه سازی، تحلیل و سیمولیشن سیالات(CFD)

شبیه سازی و سیمولیشن سیالات، انتقال حرارت و آئرودینامیک

تحلیل و شبیه سازی تهویه مطبوع و تهویه صنعتی

سیمولیشن و شبیه سازی جریان سیال

انجام پروژه صنعتی Solidworks

شرکت آراکو - محمد قربانعلی بیک

شماره تماس مستقیم : 09124780268

شماره تماس شرکت : 02166561974-02166129745

وبسایت آراکو : www.araco.ir

مشاهده نمونه پروژه های آراکو در اینستاگرام :  https://www.instagram.com/araco.ir

کانال آپارت آراکوفیلم فارسی آموزش Solidworks : https://www.aparat.com/araco.ir